新型硅麥克風(fēng)的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、微電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical systems，簡(jiǎn)稱MEMS)是由微傳感器、微執(zhí)行器、控制電路、接口電路和電源等部件組成，它的發(fā)展將會(huì)對(duì)人類的科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)方式和生活方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在如今社會(huì)里，大多數(shù)消費(fèi)類電子產(chǎn)品都沿著小型化、智能化、集成化的方向發(fā)展，而MEMS正好順應(yīng)了這一市場(chǎng)需求，它們對(duì)消費(fèi)類電子產(chǎn)品的最終影響不僅是尺寸質(zhì)量的減小，更降低了生產(chǎn)成本，提高了工作性能。
　　 硅麥克風(fēng)，

2、作為微電子機(jī)械系統(tǒng)中的重要成員。它集成了MEMS的主要優(yōu)點(diǎn)，面積可以達(dá)到1mm*1mm甚至更小，然而最為主要的是它和集成電路有著相似的工藝流程，國(guó)外已經(jīng)有廠家，比方說(shuō)德國(guó)英飛凌公司，利用集成電路工藝實(shí)現(xiàn)了傳感器部分和外圍電路部分的集成，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的微型化。
　　 本文主要是對(duì)電容式硅麥克風(fēng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)與制作，因?yàn)樗兄绕渌棼溈孙L(fēng)有著更高的靈敏度、更簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)。我們主要完成一下幾個(gè)方面的工作：
　　 (1)設(shè)計(jì)

3、完整的電容式硅麥克風(fēng)類比電路模型，對(duì)其PSPICE仿真得到頻譜在10kHz以下基本平坦，頻率在1kHz時(shí)，輸出電壓為5.4244mV，在44.008kHz有諧振點(diǎn)；
　　 (2)設(shè)計(jì)新型硅麥克風(fēng)，計(jì)算其壓膜系數(shù)為0.13，振膜的最大振幅hmax=2.9×10-7m，電容變化率為33.6[％]；
　　 (3)通過(guò)ANSYS軟件進(jìn)行仿真和模擬，得到一階振型的頻率點(diǎn)為10.509 kHz，最大位移為2.242×10-7m，應(yīng)力

4、最大出現(xiàn)在離固定點(diǎn)最近的褶皺拐點(diǎn)處；
　　 (4)制作新型硅麥克風(fēng)，振膜半徑為0.5mm，褶皺高度為1μm，褶皺數(shù)為1個(gè)，褶皺寬度為5μm，背極板面積為1.2mm×1.2mm，厚度為5μm，背極板大量穿孔，背極板上聲學(xué)孔的面積為100μm×100μm。
　　 我們的研究是基于自頂向下的設(shè)計(jì)思想，先從整體結(jié)構(gòu)的分析來(lái)總結(jié)出決定電容式硅麥克風(fēng)的最主要的參數(shù)，這主要是通過(guò)類比電路來(lái)分析；然后對(duì)圓形褶皺振膜進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行計(jì)算；